Questões Militares Sobre energia mecânica e sua conservação em física

Quatro molas ideais, A, B, C e D, com constantes elásticas respectivamente, kA = 20 N/m, k_B = 40 N/m, k_C = 2000 N/m e k_D = 4000 N/m, estão presas, separadamente, ao teto de um laboratório por uma das suas extremidades. Dentre as quatro molas, determine aquela que ao ser colocado um corpo de massa igual a 40kg, na sua extremidade livre, sofre uma deformação de exatamente 20cm.
Considere o módulo da aceleração da gravidade no local igual a 10m/s² e que as molas obedecem à Lei de Hooke.

Um garoto em repouso no alto de um tobogã desliza por um desnível de 5 m. Desconsiderando qualquer tipo de atrito, possibilidade de rolamento e considerando g = 10 m/s², assinale a opção que apresenta a velocidade, em m/s, com que o garoto chegará ao final.

Um motor tem uma potência total igual a 1500 W e eleva de 15 m um volume de 9·10⁴ L de água de um poço artesiano durante 5 horas de funcionamento. O rendimento do motor, nessa operação, é de
Dados: considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s² e a densidade da água igual a 1 Kg/L.

Dois fios inextensíveis, paralelos, idênticos e de massas desprezíveis suspendem um bloco regular de massa 10 kg formando um pêndulo vertical balístico, inicialmente em repouso. Um projetil de massa igual a 100 g, com velocidade horizontal, penetra e se aloja no bloco e, devido ao choque, o conjunto se eleva a uma altura de 80 cm, conforme figura abaixo. Considere que os fios permaneçam sempre paralelos. A velocidade do projetil imediatamente antes de entrar no bloco é
Dados: despreze a resistência do ar e considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s².

Uma bola encontra-se em repouso no ponto mais elevado de um morro semicircular de raio R, conforme indica a figura abaixo. Se é a velocidade adquirida pela bola imediatamente após um arremesso horizontal, determine o menor valor de | I para que ela chegue à região horizontal do solo sem atingir o morro durante sua queda. Desconsidere a resistência do ar, bem como qualquer efeito de rotação da bola. Note que a aceleração da gravidade tem módulo g.

Classifique com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmativas abaixo e, em seguida, marque a opção que apresenta a sequência correta.
( ) Um satélite em órbita em torno da Terra possui massa, no entanto, não possui peso. ( ) Uma nave espacial no espaço, livre de atrito e de toda e qualquer força de atração ou repulsão, permanecerá sempre em repouso ou em movimento retilíneo uniforme em relação a referenciais inerciais. ( ) É necessário que um corpo esteja sob a ação de uma força resultante diferente de zero para permanecer em movimento. ( ) Sol e Terra se atraem com forças gravitado na is de intensidades diferentes. ( ) Peso e normal constituem um par ação-reação. ( ) Peso e massa são grandezas físicas vetoriais. ( ) A energia mecânica de um sistema, que é a soma da energia cinética com as energias potenciais, é sempre conservada.

Duas pessoas de mesmo peso decidem subir uma montanha. Tiago escolhe uma trilha curta e íngreme, enquanto Mônica escala por uma via longa e bem suave. No cume da montanha, eles discutem sobre quem ganhou mais energia potencial gravitacional.
Sobre esse fato, assinale a alternativa CORRETA.

A montagem da figura a seguir ilustra a descida de uma partícula 1 ao longo de um trilho curvilíneo. Partindo do repouso em A, a partícula chega ao ponto B, que está a uma distância vertical H abaixo do ponto A, de onde, então, é lançada obliquamente, com um ângulo de 45º com a horizontal.

A partícula, agora, descreve uma trajetória parabólica e, ao atingir seu ponto de altura máxima, nessa trajetória, ela se acopla a uma partícula 2, sofrendo, portanto, uma colisão inelástica.

Essa segunda partícula possui o dobro de massa da primeira, está em repouso antes da colisão e está presa ao teto por um fio ideal, de comprimento maior que H, constituindo, assim, um pêndulo. Considerando que apenas na colisão atuaram forças dissipativas, e que o campo gravitacional local é constante. O sistema formado pelas partículas 1 e 2 atinge uma altura máxima h igual a

Um pendulo simples de massa m e haste rígida de comprimento h e articulado em torno de um ponto e solto de uma posição vertical, conforme a Figura 1. Devido a gravidade, o pêndulo gira atingindo uma membrana ligada a um tubo aberto em uma das extremidades, de comprimento L e área da seção transversal S (Figura 2). Após a colisão de reduzida duração, Δt, o pêndulo recua atingindo um ângulo maximo θ (Figura 3). Sejam p a densidade de equilíbrio do ar e c a velocidade do som. Supondo que energia tenha sido transferida somente para a harmônica fundamental da onda sonora plana no tubo, assinale a opção com a amplitude da oscilação das partículas do ar.

No livro Teoria do Calor (1871), Maxwell, escreveu referindo-se a um recipiente cheio de ar:

"... iniciando com uma temperatura uniforme, vamos supor que um recipiente é dividido em duas partes por uma divisória na qual existe um pequeno orifício, e que um ser que pode ver as moléculas individualmente abre e fecha esse orifício de tal modo que permite somente a passagem de moléculas rápidas de A para B e somente as lentas de B para A. Assim, sem realização de trabalho, ele aumentará a temperatura de B e diminuirá a temperatura de A em contradição com ... ”.

Assinale a opção que melhor completa o texto de Maxwell.

Três molas idênticas, de massas desprezíveis e comprimentos naturais ℓ, são dispostas verticalmente entre o solo e o teto a 3ℓ de altura. Conforme a figura, entre tais molas são fixadas duas massas pontuais iguais. Na situação inicial de equilíbrio, retira-se a mola inferior (ligada ao solo) resultando no deslocamento da massa superior de uma distância d₁ para baixo, e da inferior, de uma distância d₂ também para baixo, alcancando-se nova posição de equilíbrio. Assinale a razao d₂ /d₁.

Num plano horizontal liso, presas cada qual a uma corda de massa desprezível, as massas m₁ e m₂ giram em órbitas circulares de mesma frequência angular uniforme, respectivamente com raios r₁ e r₂ = r₁ /2. Em certo instante essas massas colidem-se frontal e elasticamente e cada qual volta a perfazer um movimento circular uniforme. Sendo iguais os módulos das velocidades de m₁ e m₂ após o choque, assinale a relação m₂ /m₁.

Um tubo fino de massa 1225g e raio r = 10,0 cm encontra-se inicialmente em repouso sobre um plano horizontal sem atrito. A partir do ponto mais alto, um corpo de massa 71,0g com velocidade inicial zero desliza sem atrito pelo interior do tubo no sentido anti-horário, conforme a figura. Entao, quando na posição mais baixa, o corpo terá uma velocidade relativa ao tubo, em cm/s, igual a

Como mostra a figura acima, um microfone M está pendurado no teto, preso a uma mola ideal, verticalmente acima de um alto-falante A, que produz uma onda sonora cuja frequência é constante. O sistema está inicialmente em equilíbrio. Se o microfone for deslocado para baixo de uma distância d e depois liberado, a frequência captada pelo microfone ao passar pela segunda vez pelo ponto de equilíbrio será:

Dados:

• frequência da onda sonora produzida pelo alto-falante: f;

• constante elástica da mola: k,

• massa do microfone: m; e

• velocidade do som: v_s.

Conforme a figura acima, um corpo, cuja velocidade é nula no ponto A da superfície circular de raio R, é atingido por um projétil, que se move verticalmente para cima, e fica alojado no corpo. Ambos passam a deslizar sem atrito na superfície circular, perdendo o contato com a superfície no ponto B. A seguir, passam a descrever uma trajetória no ar até atingirem o ponto C, indicado na figura. Diante do exposto, a velocidade do projétil é:

Dados:

• massa do projétil: m ;

• massa do corpo: 9m ; e

• aceleração da gravidade: g .

Um ponto material de massa m move-se no plano 0xy sob ação exclusiva de uma força conservativa cuja energia potencial é No instante t₀ = 0 esse ponto está na posição (1,0), com uma velocidade v₀ de intensidade 1. Se em um instante T > 0 esse ponto material está na circunferência de centro na origem e raio √3/3, qual é a intensidade de sua velocidade nesse instante?

Uma partícula é abandonada sobre um plano inclinado, a partir do repouso no ponto A, de altura h, como indicado pela figura (fora de escala). Após descer o plano inclinado, a partícula se move horizontalmente até atingir o ponto B. As forças de resistência ao movimento de A até B são desprezíveis. A partir do ponto B, a partícula então cai, livre da ação de resistência do ar, em um poço de profundidade igual a 3h e diâmetro x. Ela colide com o chão do fundo do poço e sobe, em uma nova trajetória parabólica até atingir o ponto C, o mais alto dessa nova trajetória.

Na colisão com o fundo do poço a partícula perde 50% de sua energia mecânica. Finalmente, do ponto C ao ponto D, a partícula move-se horizontalmente experimentando atrito com a superfície. Após percorrer a distância entre C e D, igual a 3h, a partícula atinge o repouso.

Considerando que os pontos B e C estão na borda do poço, que o coeficiente de atrito dinâmico entre a partícula e o trecho é igual a 0,5 e que durante a colisão com o fundo do poço a partícula não desliza, a razão entre o diâmetro do poço e a altura de onde foi abandonada a partícula, x/h , vale

O gráfico a seguir mostra um corpo de 1,5 kg que se move horizontalmente com velocidade constante de 10 m/s, num plano e que encontra uma rampa e sobe até atingir a altura máxima de 4,0 metros. No plano não há atrito, somente no início da rampa é que o atrito existe. A quantidade de energia mecânica transformada em energia térmica durante a subida do corpo na rampa é:

(Considere g = 10 m/s.)

Observe a figura abaixo. 

                                 

Um rotor maciço em forma de disco, com raio R=20/πcm, tem massa igual a 2kg e gira em torno de seu eixo com velocidade constante de 3600 rotações por minuto. A energia cinética do disco, em Joules, é igual a: